JPS61118581A - Cocoon type rotor for supercharger - Google Patents

Cocoon type rotor for supercharger

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JPS61118581A
JPS61118581A JP23979484A JP23979484A JPS61118581A JP S61118581 A JPS61118581 A JP S61118581A JP 23979484 A JP23979484 A JP 23979484A JP 23979484 A JP23979484 A JP 23979484A JP S61118581 A JPS61118581 A JP S61118581A
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rotor
blade
thermal expansion
cocoon
inner piece
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Takuo Shibata
拓男 柴田
Yoshio Kuroiwa
良夫 黒岩
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce differences of thermal expansion among blade portions in respective radial directions thereof as temperature rises and prevent volume effect from being lowered by changing wall thickness of a peripheral wall part surrounding an inner piece of a rotor blade to the thinnest one at the tip end of the blade while to thinner ones as the blade goes away from the tip end. CONSTITUTION:A coefficient of actual thermal expansion of a blade 34 in a radial direction thereof becomes greater as a value yielded by dividing wall part 48 of the blade 34 in the same direction 34 by that of an inner piece 46 is more increased while it becomes smaller as said value is more reduced. Accordingly, provided the thickness of the peripheral wall part 48 is set to get thinnest at the tip end of the blade 34 while it set to be increased as the blade goes away from the tip end, differences of thermal expansion among blade portions in respective radial directions of the rotor 10 upon temperature rise can be reduced and allowed to keep them substantially unchanged. As a result, a change of clearance between two rotors 10 can be reduced to what extent the temperature in concern and phase of rotation of the rotor 10 vary for satisfactorily preventing volume efficiency of the rotor blade upon temperature rise from being lowered.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はハウジングがアルミニウム製であるスーパチャ
ージャに使用されるまゆ形のロータに関するものである
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cocoon-shaped rotor used in a supercharger whose housing is made of aluminum.

従来技術とその問題点 スーパチャージャは、複数個の羽根を有する一対のロー
タがハウジング内において互いに逆向きに同速度で回転
させられることにより、空気をエンジンに過給するもの
であり、一般には、ロータとしてそれぞれ2個の羽根を
有するまゆ形のロータが使用されている。
Prior art and its problems A supercharger supercharges air to an engine by rotating a pair of rotors with a plurality of blades at the same speed in opposite directions within a housing. Cocoon-shaped rotors each having two blades are used as rotors.

この一対のまゆ形ロータを有するスーパチャージャでは
、近年、軽量化のためにハウジングをアルミニウム(正
確にはアルミニウム合金)!!とすることが行われてい
るが、このようにケーシングをアルミニウム製とした場
合には、ロータの回転に伴ってハウジング内の温度が常
温から高温までの広い温度範囲で変化すること、また高
温時においてロータとハウジングとに温度差が生しるこ
となどから、ロータを鋼あるいはアルミニウムのいずれ
で構成した場合にもそれぞれ不都合を生じていた。
In recent years, superchargers with a pair of cocoon-shaped rotors have been made of aluminum (or more accurately, aluminum alloy) to reduce weight! ! However, when the casing is made of aluminum, the temperature inside the housing changes over a wide temperature range from room temperature to high temperature as the rotor rotates. Since there is a temperature difference between the rotor and the housing, there are disadvantages when the rotor is made of either steel or aluminum.

ロータが鋼から成っている場合には、ロータの熱膨脹係
数がハウジングのそれに比べて著しく小さいことから、
高温時においてロータの径方向の膨張量がロータ径方向
のハウジングの膨張量に比べて著しく小さくなり、各ロ
ータの外周面間および各ロータの外周面とハウジングの
内周面との間のクリアランスが増大して、体積効率が低
下するという問題があったのである。また、この場合に
は、ロータの慣性質量が大きいことから回転の立ち上が
りが悪く、また電磁クラッチによりて0N10FF制御
するような場合において電磁クラッチの耐久性を劣化さ
せるという問題もあった。
If the rotor is made of steel, the coefficient of thermal expansion of the rotor is significantly smaller than that of the housing;
At high temperatures, the amount of radial expansion of the rotor becomes significantly smaller than the amount of expansion of the housing in the radial direction of the rotor, and the clearance between the outer circumferential surfaces of each rotor and between the outer circumferential surface of each rotor and the inner circumferential surface of the housing decreases. As a result, there was a problem in that the volumetric efficiency decreased. Further, in this case, since the inertial mass of the rotor is large, the start-up of rotation is slow, and when the electromagnetic clutch is used for 0N10FF control, there is a problem that the durability of the electromagnetic clutch is deteriorated.

一方、ロータがアルミニウムから成る場合には、ロータ
が中、低速で回転する中、低温時において両ロータおよ
びハウジング相互間のクリアランスを狭く設定すると、
ロータが高速回転する高温時においてハウジングとロー
タとの温度差の増大により各クリアランスが減少して両
ロータおよびハウジング間で干渉が生じる恐れがあり、
逆に高温時における干渉を回避するように各クリアラン
スを設定すると、中、低温時における各クリアランスが
太き(なって体積効率が低下するという問題があったの
である。
On the other hand, when the rotor is made of aluminum, if the clearance between the two rotors and the housing is set narrow when the rotor rotates at medium to low speeds and at low temperatures,
At high temperatures when the rotor rotates at high speed, the temperature difference between the housing and rotor increases, reducing each clearance and causing interference between the rotors and the housing.
On the other hand, if each clearance is set to avoid interference at high temperatures, there is a problem in that each clearance becomes thick at medium and low temperatures (as a result, the volumetric efficiency decreases).

問題点を解決するための手段 本発明は、このような事情を背景として、ハウジングが
アルミニウム製であるスーパチャージャに用いられるま
ゆ形ロータにおいて、両ロータおよびハウジング間にお
ける干渉を招くことなく、しかもロータの回転に伴って
変化するハウジング内温度の広い変化範囲において体積
効率を良好に維持することのできるロータを提供するた
めに為されたものであり、その要旨とするところは、ア
ルミニウム製まゆ形ロータの2 (IIの羽根の各々に
当該ロータの回転中心線に平行な貫通孔を形成し、かつ
、それら貫通孔の各々にアルミニウムより熱膨脹係数の
小さい材料から成る筒状のインナピースを締り嵌めする
とともに、前記羽根のそのインナピースを囲む周壁部の
肉厚をそのインナピースの肉厚で除した値が、前記羽根
の当該ロータの回転中心線から最も遠い部分において最
も小さく、その部分から遠ざかるに従って大きくなるよ
うにしたことにある。
Means for Solving the Problems Against this background, the present invention provides a cocoon-shaped rotor used in a supercharger whose housing is made of aluminum, without causing interference between both rotors and the housing, and in which the rotor This was done in order to provide a rotor that can maintain good volumetric efficiency over a wide range of changes in the temperature inside the housing that changes with the rotation of the aluminum cocoon-shaped rotor. (2) (A through hole is formed in each of the blades of II parallel to the rotation center line of the rotor, and a cylindrical inner piece made of a material with a coefficient of thermal expansion smaller than that of aluminum is tightly fitted into each of the through holes. In addition, the value obtained by dividing the wall thickness of the peripheral wall surrounding the inner piece of the blade by the wall thickness of the inner piece is smallest at the part of the blade farthest from the rotation center line of the rotor, and increases as the distance from that part increases. The reason is that it was made to grow.

作用および効果 アルミニウムから成るまゆ形ロータの各羽根に貫通孔を
形成してその貫通孔に筒状のインナピースを締り嵌めす
れば、各羽根のインナピースを囲む周壁部は弾性的に膨
張させられ、その状態で外形が決まる。そして、ロータ
の温度が上昇すれば、インナピースも羽根の周壁部も共
に熱膨張するのであるが、インナピースがアルミニウム
より熱膨脹係数の小さい材料から成っているために、イ
ンナピースの熱膨張量が羽根の周壁部の熱膨張量より小
さくなり、その分だけ羽根の周壁部の弾性的な膨張が援
和される。そのため、ロータの各羽根における膨張量は
インナピースが締り嵌めされていない場合に比べて小さ
くなる。
Function and Effect If a through hole is formed in each blade of a cocoon-shaped rotor made of aluminum and a cylindrical inner piece is tightly fitted into the through hole, the peripheral wall surrounding the inner piece of each blade will be elastically expanded. , the external shape is determined in that state. When the temperature of the rotor rises, both the inner piece and the peripheral wall of the blades expand thermally, but since the inner piece is made of a material with a smaller coefficient of thermal expansion than aluminum, the amount of thermal expansion of the inner piece is The amount of thermal expansion is smaller than the amount of thermal expansion of the peripheral wall of the blade, and the elastic expansion of the peripheral wall of the blade is compensated by that amount. Therefore, the amount of expansion in each blade of the rotor is smaller than when the inner piece is not tightly fitted.

つまり、アルミニウムから成るまゆ形ロータの各羽根に
貫通孔を形成してその貫通孔に筒状のインナピースを締
り嵌めすれば、ロータ径方向の実質的な熱膨脹係数をア
ルミニウムのそれよりも小さくできるのであり、したが
って中、低温時における各ロータ問およびハウジングと
の間のクリアランスを体積効率の良好な状態に設定しつ
つ、高温時におけるロータとハウジングとの昇温差によ
ってそれらの間に干渉が生じることを良好に回避するこ
とが可能となるのである。
In other words, by forming a through hole in each blade of a cocoon-shaped rotor made of aluminum and tightly fitting a cylindrical inner piece into the through hole, the effective coefficient of thermal expansion in the rotor's radial direction can be made smaller than that of aluminum. Therefore, while setting the clearance between each rotor and the housing at medium and low temperatures to a state with good volumetric efficiency, it is possible to prevent interference between them due to the difference in temperature rise between the rotor and the housing at high temperatures. This makes it possible to avoid problems in a good manner.

しかし、上述のように、単にインナピースを締り嵌めし
たまゆ形ロータでは、ロータとハウジングとの間のクリ
アランスはハウジング内の全温度変化範囲およびロータ
の全回転位相においてその大きさが略一定に保たれるも
のの、ローフ間のクリアランスは温度上昇時においてロ
ータの回転位相により変動する恐れがあり、それ故高温
時において体積効率が低下する恐れがある。ロータとハ
ウジングとの間のクリアランスは、ロータの長手方向の
長さが定まればロータの回転位相に拘わらず一定に保た
れるため、この長手方向の実質的な熱膨脹係数がハウジ
ングの熱膨脹係数と一致するように設定されていれば、
ロータの全回転位相およびハウジング内の全温度範囲に
おいてその大きさが略一定に維持されるのであるが、ロ
ータ間のクリアランスは、位相によってロータの肉厚が
異なること、および位相によってロータの実質的な熱膨
脹係数が異なることなどから、ロータの回転位相に応じ
て大きさが異なり、それ故、単にインナピースを締り嵌
めしただけでは高温時においてロータの回転位相により
クリアランスの大きさが異なることとなって体積効率が
低下する恐れがあるのである。
However, as mentioned above, in a cocoon-shaped rotor in which the inner piece is simply tightly fitted, the clearance between the rotor and the housing remains approximately constant over the entire range of temperature changes in the housing and over all rotational phases of the rotor. However, the clearance between the loaves may vary depending on the rotational phase of the rotor when the temperature increases, and therefore the volumetric efficiency may decrease at high temperatures. The clearance between the rotor and the housing is kept constant regardless of the rotational phase of the rotor once the longitudinal length of the rotor is determined, so the effective coefficient of thermal expansion in this longitudinal direction is equal to the coefficient of thermal expansion of the housing. If set to match,
The size of the rotor remains approximately constant over the entire rotational phase of the rotor and the entire temperature range within the housing, but the clearance between the rotors is determined by the fact that the wall thickness of the rotor varies depending on the phase, and that the clearance between the rotors Because the coefficient of thermal expansion differs, the size differs depending on the rotational phase of the rotor. Therefore, if the inner piece is simply tightly fitted, the clearance size will differ depending on the rotational phase of the rotor at high temperatures. Therefore, the volumetric efficiency may decrease.

そこで、このような不具合を解消するために、本発明で
はさらに、ロータの羽根のインナピースを囲む周壁部の
肉厚をそのインナピースの肉厚で除した値が、各羽根の
当該ロータの回転中心線から最も遠い部分において最も
小さく、その部分から遠ざかるに従って大きくなるよう
に、つまり、羽根の先端で最も小さく、そこから遠ざか
るにつれて大きくなるようにしたのである。
Therefore, in order to eliminate such problems, the present invention further provides that the value obtained by dividing the wall thickness of the peripheral wall surrounding the inner piece of the rotor blade by the wall thickness of the inner piece is determined by the rotation of the rotor of each blade. The blade is smallest at the point farthest from the center line, and increases as you move away from that point; in other words, it is smallest at the tip of the blade, and increases as you move away from there.

羽根のインナピースを囲む周壁部各部の弾性的な膨張量
は、羽根の半径方向における周壁部の肉厚とインナピー
スの肉厚との比に応じて異なり、羽根の周壁部の肉厚を
インナピースの肉厚で除した値が小さいほど大きくなる
。また、ロータ温度の上昇時において、羽根とインナピ
ースとの熱膨脹係数の差に基づいて緩和される羽根の周
壁部各部の弾性膨張量は、ロータ温度上昇前における弾
性的な膨張量が大きい部分はど大きくなる。つまり、羽
根の半径方向における実質的な熱膨脹係数は、その羽根
の半径方向に・おける羽根の周壁部の肉厚をインナピー
スの肉厚で除した値が大きいほど太き(、逆に小さいほ
ど小さくなるのである。
The amount of elastic expansion of each part of the peripheral wall surrounding the inner piece of the blade varies depending on the ratio of the thickness of the peripheral wall in the radial direction of the blade to the thickness of the inner piece. The smaller the value divided by the wall thickness of the piece, the larger it becomes. In addition, when the rotor temperature rises, the amount of elastic expansion of each part of the peripheral wall of the blade is relaxed based on the difference in the coefficient of thermal expansion between the blade and the inner piece. It gets bigger. In other words, the effective coefficient of thermal expansion of a blade in the radial direction increases as the value obtained by dividing the wall thickness of the peripheral wall of the blade in the radial direction by the wall thickness of the inner piece (on the contrary, the smaller the value), It becomes smaller.

したがって、羽根のインナピースを囲む周壁部の肉厚を
そのインナピースの肉厚で除した値が前述のように羽根
の先端で最も小さく、そこから遠ざかるに従って大きく
なるように周壁部とインナピースとの肉厚を決定すれば
、各羽根の全半径方向における実質的な熱膨脹係数がア
ルミニウムのそれよりも小さくなるだけでなく、ロータ
の回転中心線から放射状に延びる各方向の実質的な熱膨
脹係数もロータの長手方向において最も小さくなり、そ
れからの角度が大きくなる方向はど大きくなる。
Therefore, as mentioned above, the value obtained by dividing the thickness of the peripheral wall surrounding the inner piece of the blade by the thickness of the inner piece is smallest at the tip of the blade, and increases as the distance from there increases. By determining the wall thickness of the rotor, not only will the effective coefficient of thermal expansion of each blade in all radial directions be smaller than that of aluminum, but also the effective coefficient of thermal expansion in each direction extending radially from the rotor's center of rotation. It is smallest in the longitudinal direction of the rotor, and becomes larger in the direction in which the angle increases from there.

一方、まゆ形ロータの放射方向におけるロータ各部の長
さはロータの長手方向において最も長(、それからの角
度が大きくなる方向はど短くなる。
On the other hand, the length of each rotor part in the radial direction of the cocoon-shaped rotor is the longest in the longitudinal direction of the rotor (and becomes shorter in the direction from which the angle increases).

つまり、まゆ形ロータの羽根のインナピースを囲む周壁
部の肉厚をそのインナピースの肉厚で除した値が前述の
条件を満たすようにすれば、温度上昇時におけるロータ
の各放射方向の熱膨張量の差を軽減してそれらの大きさ
をほぼ一定の大きさにすることが可能となるのであり、
対を成す2つのロータの放射方向における熱膨張量の和
をそれらロータの軸間距離の熱膨張量にできるだけ等し
くなるように設定することにより、2つのロータ間のク
リアランスの変化を温度およびロータの回転位相の変化
に拘わらず軽減し得て、温度上昇時における体積効率の
低下を良好に防止することが可能となるのである。
In other words, if the value obtained by dividing the wall thickness of the peripheral wall surrounding the inner piece of the blade of the cocoon-shaped rotor by the wall thickness of the inner piece satisfies the above condition, then the heat in each radial direction of the rotor when the temperature rises is This makes it possible to reduce the difference in the amount of expansion and keep their size almost constant.
By setting the sum of the thermal expansion in the radial direction of the two rotors in a pair to be as equal as possible to the thermal expansion of the distance between the rotors' axes, changes in the clearance between the two rotors can be controlled by temperature and rotor changes. This can be reduced regardless of changes in the rotational phase, and it is possible to effectively prevent a decrease in volumetric efficiency when the temperature rises.

実施例 以下、本発明の二、三の実施例を図面に基づい  、て
詳細に説明する。
Embodiments Hereinafter, two or three embodiments of the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第3図および第4図は本発明に係る一対のまゆ形ロータ
10を備えたスーパチャージャを示す正面断面図および
側面断面図である。これらの図において、12はハウジ
ングであって、熱膨脹係数が2.15〜2.34 X 
10−’程度のアルミニウム(正確にはアルミニウム合
金)から成っている。ハウジング12内には一方の側壁
14との間にロータ室16を形成する隔壁18が設けら
れており、これら隔壁18と側壁14とにベアリング2
0゜20および22.22を介して両端部を回転可能に
支持されて、2本の回転軸24および26か互いに平行
に配設されている。
3 and 4 are a front sectional view and a side sectional view showing a supercharger equipped with a pair of cocoon-shaped rotors 10 according to the present invention. In these figures, 12 is a housing with a coefficient of thermal expansion of 2.15 to 2.34
It is made of about 10-' aluminum (more precisely, an aluminum alloy). A partition wall 18 is provided in the housing 12 and forms a rotor chamber 16 between the partition wall 18 and one side wall 14, and a bearing 2 is provided between the partition wall 18 and the side wall 14.
The two rotating shafts 24 and 26 are arranged parallel to each other and are rotatably supported at both ends via 0° 20 and 22.22.

一方の回転軸24の一端側はハウジング12の側壁14
から外部へ突出しており、また回転軸24の他端側およ
び回転軸26の同じ側は共にI!l?i璧18から突出
している。側壁14から突出した回転軸24の端部には
、図示しないベルトを介してエンジン等に作動的に連結
されるプーリ28が固定されており、このプーリ28に
加えられる駆動力によって回転軸24が回転駆動される
ようになっている。また、回転軸24.26の隔壁18
から突出した端部には、互いに噛み合う同歯数のタイミ
ングギヤ30および32が固定されており、回転軸24
の駆動に伴って回転軸2Gがそれとは逆方向に同速度で
回転させられるようになっている。
One end side of one rotating shaft 24 is connected to the side wall 14 of the housing 12.
The other end of the rotating shaft 24 and the same side of the rotating shaft 26 are both I! l? It stands out from the i-18. A pulley 28 that is operatively connected to an engine or the like via a belt (not shown) is fixed to the end of the rotating shaft 24 protruding from the side wall 14, and the rotating shaft 24 is rotated by the driving force applied to this pulley 28. It is designed to be rotationally driven. Also, the partition wall 18 of the rotating shaft 24.26
Timing gears 30 and 32 having the same number of teeth and meshing with each other are fixed to the ends protruding from the rotating shaft 24.
As the rotary shaft 2G is driven, the rotating shaft 2G is rotated in the opposite direction at the same speed.

回転軸24および26のロータ室16内に位置する部分
には、外形が円形を成す一対の羽根34を備えた同形状
のまゆ形ロータ10,10がそれぞれその中心部に形成
された中心穴36において互いに90°の位相差を成す
状態で圧入されており、回転軸24.26の回転に伴っ
て互いに逆方向に回転するようになっている。そして、
このまゆ形ロータ10,10の回転によって、第4図に
矢印で示すように、吸入口38からロータ室16内に吸
い込まれた空気が吐出口40からエンジンに向かって圧
送されるようになっている。
The parts of the rotating shafts 24 and 26 located inside the rotor chamber 16 have a central hole 36 formed in the center of each of the cocoon-shaped rotors 10 and 10 having the same shape and having a pair of blades 34 having a circular outer shape. They are press-fitted with a phase difference of 90° between them, and rotate in opposite directions as the rotating shafts 24 and 26 rotate. and,
By the rotation of the cocoon-shaped rotors 10, 10, the air sucked into the rotor chamber 16 from the suction port 38 is forced to be sent toward the engine from the discharge port 40, as shown by the arrow in FIG. There is.

ところで、このようなスーパチャージャにおいては、吐
出口40における圧力がほぼ9.5 kg / ad程
度となるように空気を圧縮する必要があり、この断熱圧
縮と機械部分の摩擦発熱とによって吐出口40部分にお
ける温度が100〜130 ’C程度にもなる。また、
これに伴ってロータ室16内のまゆ形ロータ10もほぼ
同程度の高温となり、ハウジング12の回転軸24およ
び26を支持する側壁14および隔壁18もそれに近い
温度まで上昇する。そのため、まゆ形ロータ10を鋼の
みから製作した場合には、高温時においてまゆ形ロータ
10の径方向の膨張量よりもハウジング12の側壁14
および隔壁18の膨張量の方が大きくなり、まゆ形ロー
タ10の外周面間およびまゆ形ロータ10の外周面とハ
ウジング12の内周面との間のクリアランスが増大して
、スーパチャージャの体積効率が低下する。一方、まゆ
形ロータ10をハウジング12と同様のアルミニウムの
みで製作した場合には、まゆ形ロータ10の方がハウジ
ング12の側壁14および隔壁18よりも温度が高くな
ることから、高温時に両まゆ形ロータ10およびハウジ
ング12間で干渉が生じる恐れがあり、これを避けよう
とすると中、低温時における両ロータ10およびハウジ
ング12間のクリアランスが大きくなって体積効率が低
下するという問題を生じる。
By the way, in such a supercharger, it is necessary to compress air so that the pressure at the discharge port 40 is approximately 9.5 kg/ad, and the pressure at the discharge port 40 is increased by this adiabatic compression and frictional heat generation of the mechanical parts. The temperature in that part reaches about 100-130'C. Also,
Correspondingly, the cocoon-shaped rotor 10 in the rotor chamber 16 also reaches approximately the same high temperature, and the side wall 14 and partition wall 18 that support the rotating shafts 24 and 26 of the housing 12 also rise to approximately the same temperature. Therefore, when the cocoon-shaped rotor 10 is manufactured only from steel, the amount of expansion in the radial direction of the cocoon-shaped rotor 10 is larger than the amount of expansion in the side wall 12 of the housing 12 at high temperatures.
The amount of expansion of the partition wall 18 becomes larger, and the clearance between the outer circumferential surfaces of the cocoon-shaped rotor 10 and between the outer circumferential surface of the cocoon-shaped rotor 10 and the inner circumferential surface of the housing 12 increases, and the volumetric efficiency of the supercharger increases. decreases. On the other hand, if the cocoon-shaped rotor 10 is made only of aluminum similar to the housing 12, the temperature of the cocoon-shaped rotor 10 will be higher than that of the side wall 14 and the partition wall 18 of the housing 12, so that both cocoon-shaped rotor 10 and There is a risk that interference will occur between the rotor 10 and the housing 12, and if this is avoided, the problem arises that the clearance between the rotors 10 and the housing 12 increases during medium to low temperatures, resulting in a decrease in volumetric efficiency.

そこで、本実施例では、まゆ形ロータ10が第1図およ
び第2図に示すような構成とされている。
Therefore, in this embodiment, the cocoon-shaped rotor 10 is configured as shown in FIGS. 1 and 2.

すなわち、それらの図において、42はロータ本体であ
って、前記ハウジング12と同様のアルミニウム製とさ
れ、中心部に前記中心穴36が形成された厚肉状のボス
部43から前記一対の羽根34が互いに反対側に延び出
させられた形状とされている。そして、それら羽根34
に、ロータ10の回転中心線に平行で、各羽根34の円
形外形部の中心からロータ10の回転中心線側とは反対
側に一定距離隔たった直線を中心線とする円形断面の貫
通孔44がそれぞれ形成され、これら貫通孔44に、熱
膨脹係数が1.0〜1.2 X 10−’/”C程度と
アルミニウムのそれに比べて十分小さく、かつヤング率
がアルミニウムのそれに比べて十分大きな鋼から成る等
内円筒状のインナピース46が所定の締め代をもって圧
入されている。そして、これによって、羽根34の周壁
部48の肉厚をインナピース46の肉厚で除した値が、
各羽根34  。
That is, in those figures, 42 is a rotor body made of aluminum similar to the housing 12, and the pair of blades 34 are connected from a thick boss portion 43 in which the center hole 36 is formed in the center. are shaped so that they extend toward opposite sides. And those feathers 34
A through hole 44 having a circular cross section whose center line is a straight line that is parallel to the rotation center line of the rotor 10 and spaced a certain distance from the center of the circular outer portion of each blade 34 on the side opposite to the rotation center line of the rotor 10. are formed in each of these through holes 44, and a steel material having a coefficient of thermal expansion of about 1.0 to 1.2 x 10-'/''C, which is sufficiently small compared to that of aluminum, and a Young's modulus sufficiently large compared to that of aluminum, is used. An inner piece 46 in the shape of an equal inner cylinder is press-fitted with a predetermined tightening margin.As a result, the value obtained by dividing the wall thickness of the peripheral wall portion 48 of the blade 34 by the wall thickness of the inner piece 46 is
34 blades each.

において、当該ロータ100回転中心線側から最も遠い
先端で最も小さく、そこから遠ざかるにつれて大きくな
るようにされている。
, it is smallest at the tip farthest from the rotation center line of the rotor 100, and becomes larger as it moves away from there.

このようなまゆ形ロータ10では、インナピース46の
貫通孔44内への圧入によって羽根34の周壁部48が
弾性変形させられ、これによってまゆ形ロータ10の径
方向の寸法が決まっている。
In such a cocoon-shaped rotor 10, the circumferential wall portion 48 of the blade 34 is elastically deformed by press-fitting the inner piece 46 into the through hole 44, thereby determining the radial dimension of the cocoon-shaped rotor 10.

したがって、ロータ10の温度が上昇すれば、インナピ
ース46も羽根34の周壁部48も熱膨張するのである
が、インナピース46はアルミニウムよりも熱膨脹係数
の小さい鋼から成っているために、インナピース46の
熱膨張量が羽根34の周壁部48の熱膨張量より小さく
なり、その分だけ周壁部48の弾性的な膨張が緩和され
る。そのため、まゆ形ロータ10の各羽根34の半径方
向の膨張量はインナピース46が圧入されていない場合
に比べて小さくなる。つまり、各羽根34に形成された
貫通孔44内へのインナピース46の圧入によって各羽
根34の半径方向における実質的な熱膨脹係数がアルミ
ニウムのそれよりも小さくされているのである。
Therefore, when the temperature of the rotor 10 rises, both the inner piece 46 and the peripheral wall 48 of the blade 34 expand thermally. The amount of thermal expansion of the blade 46 becomes smaller than the amount of thermal expansion of the peripheral wall 48 of the blade 34, and the elastic expansion of the peripheral wall 48 is alleviated by that amount. Therefore, the amount of expansion in the radial direction of each blade 34 of the cocoon-shaped rotor 10 is smaller than when the inner piece 46 is not press-fitted. That is, by press-fitting the inner piece 46 into the through hole 44 formed in each blade 34, the substantial coefficient of thermal expansion in the radial direction of each blade 34 is made smaller than that of aluminum.

また、上記各羽根34の各部における実質的な熱膨脹係
数は、各部の羽根34の周壁部48の肉厚をインナピー
ス46の肉厚で除した値が小さいほど小さくなる。した
がって、第1図から明らかなように、インナピース46
の中心からそのロータ10の回転中心線側と逆方向に延
びる半径方向において実質的な熱膨脹係数が最も小さく
なり、その半径方向と成す角度が大きい半径方向はど実
質的な熱膨脹係数は大きくなる。そして、それに伴って
ロータ10の回転中心線から放射状に延びる各方向の実
質的な熱膨脹係数もロータ10の回転中心線と各羽根3
4の円形外形部の中心とを通る直線方向(以下、この方
向を単に長手方向という)において最も小さく、その長
手方向との成す角度が大きい方向はど大きくなる。
Further, the substantial thermal expansion coefficient of each part of each blade 34 becomes smaller as the value obtained by dividing the thickness of the peripheral wall 48 of the blade 34 at each part by the thickness of the inner piece 46 becomes smaller. Therefore, as is clear from FIG. 1, the inner piece 46
The effective coefficient of thermal expansion is the smallest in the radial direction extending from the center of the rotor 10 in the direction opposite to the rotational center line of the rotor 10, and the effective coefficient of thermal expansion becomes larger in the radial direction where the angle with the radial direction is larger. Accordingly, the substantial coefficient of thermal expansion in each direction extending radially from the rotation center line of the rotor 10 also differs from the rotation center line of the rotor 10 to each blade 3.
It is smallest in the straight line direction passing through the center of the circular outer portion of No. 4 (hereinafter, this direction is simply referred to as the longitudinal direction), and becomes larger in the direction where the angle formed with the longitudinal direction is larger.

一方、まゆ形ロータ10の回転中心から放射状に延びる
方向のまゆ形ロータ10の外周面までの距離は、ロータ
10の長手方向において最も長く、その長手方向との成
す角度が大きくなる方向はど短くなる。
On the other hand, the distance from the rotation center of the cocoon-shaped rotor 10 to the outer circumferential surface of the cocoon-shaped rotor 10 in the direction extending radially is longest in the longitudinal direction of the rotor 10, and is shorter in the direction where the angle formed with the longitudinal direction becomes larger. Become.

つまり、本実施例のまゆ形ロータ10では、回転中心線
から放射状に延びる各方向において、その距離が長い部
分はど実質的な熱膨脹係数が小さくされているのであり
、これによって温度上昇時における各放射方向の実質的
な膨張量が全放射方向においてできるだけ同じ大きさと
なるようにされているのである。そして、本実施例では
、この各放射方向における実質的な膨張量がまゆ形ロー
タ10間の軸間距離の熱膨張量の1/2の大きさにでき
るだけ一致するように貫通孔44の中心位置やインナピ
ース46の肉厚、さらには締め代等が予め設定され、こ
れによってロータ10の全回転位相およびハウジング1
2内の全温度変化範囲において、両ロータ10間のクリ
アランスができるだけ一定の大きさとなるよ−うにされ
るとともに、そのクリアランスが、両ロータ10が互い
に干渉しない限度においてできるだけ小さくされて、両
ロータ10間のクリアランスが常にできるだけ小さい値
に維持されるようになっているのである。
In other words, in the cocoon-shaped rotor 10 of this embodiment, in each direction extending radially from the center line of rotation, the effective coefficient of thermal expansion is made smaller in the longer distance, and as a result, the coefficient of thermal expansion decreases in each direction when the temperature rises. The substantial amount of expansion in the radial direction is made to be as large as possible in all radial directions. In this embodiment, the center position of the through hole 44 is set so that the substantial amount of expansion in each radial direction corresponds as much as possible to 1/2 of the amount of thermal expansion of the interaxial distance between the cocoon-shaped rotors 10. , the wall thickness of the inner piece 46 , the tightening margin, etc. are set in advance, and the total rotational phase of the rotor 10 and the housing 1 are determined in advance.
The clearance between the two rotors 10 is kept as constant as possible over the entire temperature change range within the rotor 2, and the clearance is made as small as possible to the extent that the two rotors 10 do not interfere with each other. The clearance between them is always kept as small as possible.

なお、前記まゆ形ロータ10の長手方向の実質的な熱膨
脹係数は、その長手方向の片側の熱膨張量がハウジング
12の側壁14および隔壁18の前記回転輪24および
26を支持する部分からそれら側壁14および隔壁18
の外周縁部までの部分の熱膨張量にできるだけ一致する
ように予め設定されており、これによってハウジング1
2内の温度変化に拘わらず、ハウジング12の内周面と
ロータ10の外周面との間のクリアランスが互いに干渉
しない限度においてできるだけ小さくなるようにされて
いる。
Note that the substantial thermal expansion coefficient in the longitudinal direction of the cocoon-shaped rotor 10 is determined by the amount of thermal expansion on one side in the longitudinal direction from the portions of the side wall 14 of the housing 12 and the partition wall 18 that support the rotating wheels 24 and 26 to those side walls. 14 and bulkhead 18
This is preset to match as much as possible the amount of thermal expansion up to the outer peripheral edge of the housing 1
Regardless of temperature changes within the housing 12, the clearance between the inner circumferential surface of the housing 12 and the outer circumferential surface of the rotor 10 is made as small as possible to the extent that they do not interfere with each other.

以上説明したように、°本実施例のまゆ形ロータ10を
備えたスーパチャージャでは、ハウジング12内の温度
およびロータ10の回転位相の変化に拘わらず両ロータ
10問および各ロータ10とハウジング12との間のク
リアランスをほぼ一定の小さい値に維持できるので、両
ロータ10およ 、びハウジング12間における干渉を
招くことな(、スーパチャージャの体積効率を常に高く
維持できる。
As explained above, in the supercharger equipped with the cocoon-shaped rotor 10 of this embodiment, regardless of the temperature inside the housing 12 and the change in the rotational phase of the rotor 10, both rotors 10 and each rotor 10 and the housing 12 Since the clearance between the two rotors 10 and the housing 12 can be maintained at a small, almost constant value, there is no interference between the two rotors 10 and the housing 12 (and the volumetric efficiency of the supercharger can always be maintained at a high level).

次に、本発明の他の実施例を第5図に示す。この実施例
では、図から明らかなように、貫通孔50の中心が各羽
根34の円形外径部の中心と一致しており、また貫通孔
50内にはロータ10の回転中心線に近い(jl、!1
はど肉厚が薄くなる精製のインナピース52が所定の締
め代をもって圧入されている。このようなまゆ形ロータ
においても、各羽根34の半径方向における周壁部48
の肉厚をインナピース52の肉厚で除した値が、各羽根
34の中心からロータの回転中心側とは逆方向に延びる
半径方向において最も小さく、その方向との成す角度が
大きい方向はど大きくなることから、ロータの回転中心
線から放射状に延びる各方向の熱膨張量の差が軽減され
、それ故両ロータ間のクリアランスがロータの回転位相
およびハウシング12内の温度変化に拘わらずほぼ一定
の大きさに酢たれる。したがって、ロータの長手方向の
実質的な熱膨脹係数および各ロータの放射方向の熱膨張
量を前記実施例と同様に設定することにより、前記実施
例と同様の効果を得ることができる。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, as is clear from the figure, the center of the through hole 50 coincides with the center of the circular outer diameter portion of each blade 34, and there is a portion inside the through hole 50 (close to the rotation center line of the rotor 10). jl,!1
A refined inner piece 52 with a thinner throat wall thickness is press-fitted with a predetermined tightening margin. Even in such a cocoon-shaped rotor, the peripheral wall portion 48 of each blade 34 in the radial direction
In which direction is the value obtained by dividing the wall thickness of the inner piece 52 by the wall thickness of the inner piece 52 smallest in the radial direction extending from the center of each blade 34 in the direction opposite to the rotation center of the rotor, and the angle formed with that direction is large? As the size increases, the difference in the amount of thermal expansion in each direction extending radially from the rotational center line of the rotor is reduced, and therefore the clearance between the two rotors is almost constant regardless of the rotational phase of the rotor and temperature changes inside the housing 12. vinegar sauce to the size of the dish. Therefore, by setting the substantial coefficient of thermal expansion of the rotor in the longitudinal direction and the amount of thermal expansion of each rotor in the radial direction in the same manner as in the embodiment described above, the same effects as in the embodiment described above can be obtained.

また、第6図に本発明のさらに別の実施例を示す。この
実施例では、第5図の実施例と同様の中心を有する貫通
孔50内に、ロータの回転中心線とは反対側の円弧部分
が厚肉状とされた鋼製のインナピース54が所定の締め
代をもって圧入されている。このようなまゆ形ロータに
おいても、各羽根34の半径方向における周壁部48の
肉厚をインナピース54の肉厚で除した値が、各羽根3
4の中心からロータの回転中心側とは逆方向に延びる半
径方向において最も小さく、その方向との成す角度が大
きい方向はど大きくなるため、ロータの回転中心線から
放射状に延びる各方向の熱膨張量の差が軽減されるので
あり、したがってハウジング12内の全温度変化範囲お
よびロータの全回転位相において両ロータおよびハウジ
ング12相互間の干渉を招くことなく、スーパチャージ
ャの体積効率を高く維持することができるのである。
Further, FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a steel inner piece 54 having a thick circular arc portion on the side opposite to the rotational center line of the rotor is placed in a through hole 50 having a center similar to that of the embodiment shown in FIG. It is press-fitted with a tightening allowance of . Even in such a cocoon-shaped rotor, the value obtained by dividing the wall thickness of the peripheral wall portion 48 in the radial direction of each blade 34 by the wall thickness of the inner piece 54 is the value of each blade 34.
Thermal expansion is smallest in the radial direction extending from the center of the rotor in the direction opposite to the rotation center of the rotor, and becomes larger in the direction that makes a larger angle with that direction, so thermal expansion in each direction radially extending from the rotor's rotation center line The volumetric efficiency of the supercharger is thus maintained high without interference between the rotors and the housing 12 over the entire range of temperature changes within the housing 12 and during all rotational phases of the rotor. This is possible.

以上、本発明のいくつかの実施例を説明したが、これら
は文字通り例示であり、本発明はこれらの具体例に限定
して解釈されるべきものではない。
Although several embodiments of the present invention have been described above, these are literally illustrative, and the present invention should not be construed as being limited to these specific examples.

例えば、前記実施例では、インナピースが何れも鋼製と
されて、そのヤング率がロータ本体のそれよりも大きく
されていたため、圧入時におけるインナピースの収縮量
が小さくて済み、その分羽根34の周壁部48が効果的
に膨張させられて、高温時におけるまゆ形ロータ10の
熱膨張量を比較的小さく抑え得る効果が十分得られる利
点があるのであるが、インナピースのヤング率は必ずし
もロータ本体のそれよりも大きいものである必要はな(
、また必ずしも鋼製である必要はない。要するに、イン
ナピースはロータ本体よりも熱膨脹係数が小さいもので
あればよいのである。
For example, in the embodiment described above, all the inner pieces were made of steel and their Young's modulus was larger than that of the rotor body, so the amount of shrinkage of the inner pieces during press-fitting was small, and the blades 34 This has the advantage that the peripheral wall portion 48 of the inner piece is effectively expanded and the amount of thermal expansion of the cocoon-shaped rotor 10 at high temperatures can be suppressed to a relatively small amount. It doesn't have to be larger than the main body (
, and does not necessarily have to be made of steel. In short, the inner piece only needs to have a coefficient of thermal expansion smaller than that of the rotor body.

また、前記実施例では、インナピースが貫通孔の全長に
わたって圧入されていたが、インナピースは必ずしも貫
通孔の全長にわたって圧入する必要はなく、貫通孔の軸
方向の両端部にのみインチピースを圧入するとともに、
そのインナピースを圧入した状態の低温時において羽根
340円形外形部の外径を全長にわたって一定とし、高
温時においてまゆ形ロータ10の軸方向の中央部の膨張
量が軸方向両端部のそれよりも大きくなるようにしても
よい。ハウジング12はまゆ形ロータ10の外周面に対
向する壁部の中央部において温度がロータ10とほぼ同
程度まで上昇するため、このようにロータ10の中央部
における膨張量を両端部のそれよりも大きくなるように
すれば、ロータ10の軸方向の全体においてまゆ形ロー
タ10とハウジング12との間のクリアランスを略一定
の 。
Further, in the above embodiment, the inner piece was press-fitted over the entire length of the through-hole, but the inner piece does not necessarily have to be press-fitted over the entire length of the through-hole, and the inch pieces are press-fitted only at both ends of the through-hole in the axial direction. At the same time,
When the inner piece is press-fitted at low temperatures, the outer diameter of the circular outer portion of the blade 340 is constant over the entire length, and at high temperatures, the amount of expansion at the axial center of the cocoon-shaped rotor 10 is greater than that at both axial ends. It may be made larger. Since the temperature of the housing 12 rises to almost the same level as the rotor 10 at the center of the wall facing the outer peripheral surface of the cocoon-shaped rotor 10, the amount of expansion at the center of the rotor 10 is made smaller than that at both ends. If it is made larger, the clearance between the cocoon-shaped rotor 10 and the housing 12 is kept approximately constant throughout the entire axial direction of the rotor 10.

状態に保つことが可能となり、スーパチャージャの体積
効率を一層高く維持することが可能となるのである。な
お、貫通孔の中央部に、両端部に圧入するインナピース
と同形状で1.それよりも熱膨脹係数の大きい材料から
なる別のインナピースを圧入するようにしても同様の効
果を得ることができる。
This makes it possible to maintain the volumetric efficiency of the supercharger even higher. In addition, in the center of the through hole, there is a 1. A similar effect can be obtained by press-fitting another inner piece made of a material with a larger coefficient of thermal expansion.

また、以上の説明では、インナピースは何れもも羽根3
4に形成されたM通孔内に圧入されるものとして説明し
たが、インナピースは焼嵌め、冷嵌め等の他の手段で締
り嵌めしてもよい。
In addition, in the above explanation, all inner pieces have blade 3.
Although the inner piece has been described as being press-fitted into the M through hole formed in 4, the inner piece may be tightly fitted by other means such as shrink fitting or cold fitting.

その他、−々列挙はしないが、本発明がその趣旨を逸脱
しない範囲内において種々なる変形、改良等を施した態
様で実施し得ることは勿論である。
Although not listed here, it goes without saying that the present invention can be practiced with various modifications and improvements without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例であるまゆ形ロータを示す正
面断面図であり、第2図はそのII−[1断面図である
。第3図は第1図のまゆ形ロータを備えたスーパチャー
ジャを示す正面断面図であり、第4図はそのTV−IV
断面図である。第5図および第6図はそれぞれ本発明の
他の実施例を示す第1図に相当する図である。 10:まゆ形ロータ  12:ハウジング24.26:
回転軸  34:羽根 42:ロータ本体   44.50:貫通孔46.52
,54:インチピース 48二周壁部
FIG. 1 is a front sectional view showing a cocoon-shaped rotor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-[1]. FIG. 3 is a front sectional view showing the supercharger equipped with the cocoon-shaped rotor shown in FIG. 1, and FIG.
FIG. 5 and 6 are views corresponding to FIG. 1, respectively, showing other embodiments of the present invention. 10: Cocoon-shaped rotor 12: Housing 24.26:
Rotating shaft 34: Blade 42: Rotor body 44.50: Through hole 46.52
, 54: Inch piece 48 two peripheral walls

Claims (1)

【特許請求の範囲】 アルミニウムから成り、それぞれ2個の羽根を有する一
対のまゆ形ロータがアルミニウム製のハウジング内にお
いて互いに逆向きに同速度で回転させられることにより
空気をエンジンに過給するスーパチャージャに使用され
るまゆ形のロータであって、 前記2個の羽根の各々に当該ロータの回転中心線に平行
な貫通孔を形成し、かつ、それら貫通孔の各々にアルミ
ニウムより熱膨脹係数の小さい材料から成る筒状のイン
ナピースを締り嵌めするとともに、前記羽根のそのイン
ナピースを囲む周壁部の肉厚をそのインナピースの肉厚
で除した値が、前記羽根の当該ロータの回転中心線から
最も遠い部分において最も小さく、その部分から遠ざか
るに従って大きくなるようにしたことを特徴とするスー
パチャージャ用まゆ形ロータ。
[Claims] A supercharger that supercharges air to an engine by rotating a pair of cocoon-shaped rotors made of aluminum and each having two blades in opposite directions at the same speed within an aluminum housing. a cocoon-shaped rotor used in A cylindrical inner piece made of A cocoon-shaped rotor for a supercharger, characterized in that the rotor is smallest at a farthest part and becomes larger as it moves away from that part.
JP23979484A 1984-11-14 1984-11-14 Cocoon type rotor for supercharger Granted JPS61118581A (en)

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